Ariane 1

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Ariane 1
Fusée Ariane 1 exposée au musée du Bourget.
Fusée Ariane 1 exposée au musée du Bourget.
Données générales
Pays d’origine Drapeau de la France France

Drapeau de l'Allemagne Allemagne

Premier vol
Dernier vol
Lancements réussis 9
Lancements ratés 2
(2e vol : explosion au décollage)
(7e vol : arrêt moteur à H+7 min)
Hauteur 47,4 m
Diamètre 3,8 m
Masse au décollage 211,568 t
Nombre d’étage(s) 3
Charge utile en GTO 1 850 kg
Poussée au décollage 245 t (2 402,62 kN)
Site de lancement pas de tir ELA-1
centre spatial guyanais (CSG), à Kourou
Motorisation
1er étage L140 - 18,40 m x 3,80 m
4 moteurs Viking 2
147,6 t d'ergols liquides
(UDMH + N2O4)
fonctionnement : 150 s
2e étage L33 - 11,69 m x 2,60 m
1 moteur Viking 4
34,1 t d'ergols liquides
(UDMH + N2O4)
fonctionnement : 134 s
poussée : 73 t (715,88 kN)
3e étage H8 - 9,10 m x 2,60 m
1 moteur HM-7
8,2 t d'ergols cryogéniques
(O2 et H2 liquides)
fonctionnement : 557 s
poussée : 7 t (68,64 kN)
Missions
Lanceur commercial orbital, LEO et GTO

Ariane 1 était une fusée (on parle aussi de lanceur) qui permettait de placer des satellites en orbite autour de la Terre.

C'est la première version de toute la série des fusées Ariane.

Au départ ce fut surtout la France qui finança le projet, à hauteur des deux tiers, et l'Allemagne, qui participa à hauteur de 20 %. La conception et la fabrication furent confiées à l'Aérospatiale, à la SEP pour les propulseurs, et à Matra pour l'électronique.

Structure[modifier | modifier le code]

Avec une masse au décollage de 210 tonnes, pour une hauteur de 47,4 m et un diamètre de 3,8 m, elle était capable de placer une charge utile de 1 850 kg en orbite de transfert géostationnaire (GTO). Elle pouvait emmener au choix un seul gros satellite ou un assemblage de deux plus petits.

Ariane 1 est une fusée à 3 étages :

  • le premier était équipé de 4 moteurs Viking 5 de la SEP ;
  • le deuxième n'avait qu'un seul moteur Viking 4 ;
  • le troisième était équipé, lui, d'un moteur cryotechnique HM-7, de 7 tonnes de poussée.

Cette structure sera conservée jusqu'à Ariane 4.

Le premier étage L140[modifier | modifier le code]

Le premier étage d'Ariane 1, à la base du lanceur, est nommé L140 car transportant près de 140 tonnes (147,6 tonnes, plus précisément) d'ergols liquides (UDMH + N2O4). Ses dimensions sont de 18,40 m de hauteur et 3,80 m de diamètre, pour un poids de 13,270 tonnes à vide. Équipé de quatre moteurs Viking 2, fournissant au décollage une poussée totale de 245 t, il est allumé à H-0 jusqu'à H+146 s. Pour sa conception ont été utilisés des matériaux à faible densité, à savoir un alliage d'aluminium, de zinc et de magnésium.

Le deuxième étage L33[modifier | modifier le code]

Le deuxième étage d'Ariane 1 se situe au-dessus du premier étage. Il embarque moins d'ergols (34,1 tonnes), et n'est pourvu que d'un seul moteur Viking 4. De plus petites dimensions que l'étage L140, 11,69 m de hauteur pour un diamètre de 2,60 m, il pèse 3 285 kg et a été conçu en aluminium. La connexion avec le L140 est rendue possible par une « jupe inter-étage » conique.

Le Viking 4 qui équipe le L33 présente des caractéristiques proches des Viking 2 du L140. Cependant, il est monté sur un dispositif assurant 2 degrés de liberté, permettant le contrôle de l'orientation en lacet et en tangage. Sa principale différence réside dans sa tuyère, ne devant fonctionner que dans le vide car étant employée à partir d'une altitude d'environ 90 km. À l'opposé des Viking 2 qui devaient propulser Ariane dans l'atmosphère et dans le vide, il n'était pas nécessaire de le doter d'une tuyère aussi courte. En effet, de telles tuyères permettent une détente plus rapide des gaz sortant de la chambre de combustion face à la pression atmosphérique. Dans le vide, une tuyère longue donnera un taux de détente plus important. Les gaz sortant du Viking 4 sont donc éjectés à la vitesse de 2 890 m/s pendant 138 s, en développant une poussée de 73 t. Le lanceur atteint l'altitude de 140 km et une vitesse proche de 5 km/s, puis intervient la séparation entre étages 2 et 3. Le L33 s'autodétruit une trentaine de secondes après cette séparation.

Le troisième étage H8[modifier | modifier le code]

Situé au-dessus du deuxième étage et de même diamètre que ce dernier, il mesure 9,1 m de haut et contient 8,2 tonnes d'ergols liquéfiés (O2 et H2 liquides). Il est propulsé par un moteur cryotechnique HM7[1], qui peut fournir une poussée de 7 t et dont la durée de fonctionnement est de 557 s[2]. Au sommet de cet étage se trouve la case à équipements, qui contient le système de guidage de la fusée, ainsi que les différents systèmes assurant l'acquisition en temps réel par le contre de contrôle des données concernant sa mission.

Anatomie d'un lancement[modifier | modifier le code]

Le lancement de la fusée est effectué suivant un minutage très précis, dont la référence est établie à H0, qui correspond au moment précis de la mise à feu des moteurs du premier étage du lanceur[2]. Les opérations effectuées avant ce point de départ sont désignées par H0-x secondes, et celles effectuées après le départ de la fusée par H0+x secondes.

H0 -9 s 
Déverrouillage de la plateforme inertielle, responsable du guidage de la fusée au cours de son vol.
H0 -4 s 
Déverrouillage du système de plaques isolantes et des bras cryogéniques, assurant le maintien de la bonne température dans les réservoirs d'ergols avant le décollage.
H0 -0,2 s 
Compte rendu d’effacement des bras cryogéniques. Si ces derniers ne sont pas correctement écartés de la fusée, ils risquent d'être accrochés par cette dernière au moment du décollage.
H0 
Mise à feu des 4 moteurs Viking 2 du 1er étage, qui développent une poussée cumulée au décollage de 245 t (2 402,62 kN). La fusée a une masse totale de 211 568 kg.
H0 +3 s 
Décollage. 1 500 kg d'ergols sont consommés sur la table de lancement entre le moment de l'allumage des moteurs et le décollage[2]. La fusée décolle avec une masse de 210 068 kg. Elle suit une trajectoire verticale.
H0 +23 s 
Fin de montée verticale et début de basculement en tangage. Entre H0 + 23 s et H0 + 25 s, il bascule en tangage de 1,6 ° (l'angle de basculement est défini par l'axe X du lanceur et la verticale inertielle passant par la table à l'instant de libération de la centrale). Pendant le reste du vol du 1er étage, l'attitude commandée au lanceur suit une loi prédéterminée qui assure nominalement une trajectoire à incidence quasi nulle dans un plan d'azimut constant de 93,5 °. L'angle de basculement en fin de vol du 1er étage vaut 66,3 °.
H0 +2 min 30 s 
Détection de mi-poussée du 1er étage et extinction de ses moteurs.
H0 +2 min 32 s 
Mise à feu des fusées d'accélération du 2e étage. Ces fusées, dites « de tassement », permettent de bien plaquer les ergols au fond des réservoirs, afin que les turbopompes soient bien alimentées et que l'allumage du moteur Viking 4 se produise dans les meilleures conditions.
H0 +2 min 34 s 
Séparation du 1er étage, qui ne pèse plus que 15 136 kg (poids de sa structure et des ergols résiduels). Mise à feu des rétrofusées du 1er étage, afin de l'éloigner rapidement du reste de la fusée. Il retombe dans l'océan Atlantique à environ 400 km du pas de tir. À la séparation, la fusée ne pèse plus que 50 817 kg et elle se trouve à une altitude de 50,9 km[2]. Sa vitesse est de 1 789 m/s.
H0 +2 min 35 s 
Allumage du moteur Viking 4 du 2e étage.
H0 +2 min 37 s 
Puissance nominale du moteur du 2e étage, produisant une poussée de 73 t (715,88 kN).
H0 +2 min 42 s 
Largage des fusées d'accélération du 2e étage.
H0 +2 min 44 s 
Fin de la phase d'ascension à incidence nulle et début de la phase guidée. Manœuvre effectuée en lacet.
H0 +4 min 15 s 
Largage de la coiffe. La fusée est à une altitude de 113,3 km et se déplace à une vitesse de 3 493 m/s. À cette altitude, la résistance de l'air a quasiment disparu et elle ne représente plus aucun obstacle. Le fait de se séparer de la coiffe allège un peu la fusée (-857 kg). Elle retombe dans l'océan Atlantique à environ 1 300 km du pas de tir.
H0 +4 min 49 s 
Début d'extinction du 2e étage.
H0 +4 min 51 s 
Mise à feu des fusées de tassement du 3e étage.
H0 +4 min 55 s 
Séparation du 2e étage, qui ne pèse plus que 4 163 kg (poids de sa structure et des ergols résiduels). Mise à feu des rétrofusées du 2e étage, afin de l'éloigner rapidement du reste de la fusée (il sera auto-détruit 30 s plus tard...). À la séparation, la fusée ne pèse plus que 11 290 kg et elle se trouve à une altitude de 138,5 km[2]. Sa vitesse est de 4 223 m/s.
H0 +5 min 01 s 
Allumage du moteur-fusée HM-7 du 3e étage.
H0 +5 min 02 s 
Puissance nominale du moteur du 3e étage, produisant une poussée de 7 t (68,64 kN). À la différence des deux premiers étages, celui-ci brûle un mélange cryogénique, à savoir O2 + H2 à l'état liquide.
H0 +5 min 11 s 
Largage des fusées de tassement du 3e étage.
H0 +5 min 26 s 
Auto-destruction du 2e étage. Ses restes retombent dans l'océan Atlantique à environ 2 200 km du pas de tir.
H0 +6 min 12 s 
Acquisition du lanceur par la station de Natal, au Brésil. Cette poursuite radar s'effectue jusqu'à H0 +13 min 15 s.
H0 +8 min 06 s 
Perte du signal de Kourou.
H0 +12 min 02 s 
Acquisition lanceur par la station d'Ascension. Cette poursuite s'effectue jusqu'à H0 +21 min 50 s[2].
H0 +13 min 18 s 
Perte du signal de Natal.
H0 +14 min 18 s 
Vitesse d'injection atteinte. Démarrage de la séquence d'arrêt du 3e étage. L'altitude la fusée est de 222 km et sa vitesse est de 8 751 m/s. Sa masse est de 3 193 kg, dont 1 550 kg pour l'étage sec, auxquels s'ajoutent la case à équipements, les fluides résiduels et les 1 635 kg de charge utile[2].
H0 +14 min 20 s 
Stabilisation par le Système de Contrôle d’Attitude et de Roulis (SCAR) de l'attitude du composite dans la direction nominale à l'injection.
H0 +16 min 18 s 
Début de la procédure de séparation de la charge utile et du 3e étage.
H0 +16 min 19 s 
Début de spin : réduction de 10 tr/min à 3 tr/min pendant 15 s et basculement en tangage de 90 ° du 3e étage.
H0 +16 min 19 s 
Séparation de la charge utile. Fin de la mission du lanceur.

Essais[modifier | modifier le code]

Le premier vol eut lieu le avec succès. Le deuxième se termina par une explosion au cours du décollage. Il y eut encore deux vols de qualification, à partir du , qui se déroulèrent cette fois sans problème. Lors du troisième vol, ce sont 3 satellites qui furent mis en orbite.

Carrière[modifier | modifier le code]

Le , son cinquième vol, qui était le premier vol commercial, fut un échec. La fusée s'arrêta après sept minutes de vol. Après une revue profonde de toute la fusée, les six vols suivants se déroulèrent sans accroc.

Le vol 14 du envoya la sonde Giotto vers la comète de Halley.

Le dernier vol, le onzième d'Ariane 1, eut lieu le , il lança le premier satellite Spot.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Ministère de l'Éducation Nationale - Direction générale de l'enseignement scolaire, « Architecture des lanceurs Ariane 1 à 3 » (consulté le 24 juin 2014)
  2. a, b, c, d, e, f et g « La campagne de lancement Ariane 1 » (consulté le 26 juin 2014)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Bibliographie[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]